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変圧器と力率の関係ですが、力率が変わる事によって
どの様な影響があるのでしょうか?

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A 回答 (2件)

変圧器の容量に余力が生じます。

また、力率を改善しますと、省エネ
ルギーにもなります。さらに使用条件にもよりますが、電力料金の
割引制度もあります。次のように考えます。

3相電力は次の式で表すことができます。

P=√3×E×I×cosθ

(1)負荷の大きさが100[kW]で、負荷の力率が0.85の場合

100[kW]=√3×E[V]×I[A]×0.85
√3×E[V]×I[A]=100/0.85=118[kVA]

この場合、変圧器容量が118[kVA]必要となります。

(2)負荷の大きさが100[kW]で、負荷の力率が0.97の場合

100[kW]=√3×E[V]×I[A]×0.97
√3×E[V]×I[A]=100/0.97=103[kVA]

この場合、変圧器容量が103[kVA]で良いことになります。

例として定格容量が150[kVA]の変圧器を用意しますと、

(1)の場合 150[kVA]-118[kVA]=32[kVA]
あと、32[kVA]の設備を追加接続することができます。

(2)の場合 150[kVA]-103[kVA]=47[kVA]
あと、47[kVA]の設備を追加接続することができます。

即ち、力率を改善しますと、設備(変圧器)の余力を生じることに
なります。
また、負荷の大きさがそのままでも、力率を改善することにより、
変圧器に流れる電流が減少しますので、変圧器の銅損+鉄損も
減少します。省エネルギー(省マネー)になります。
当然ながら、接続する配線類の損失(銅損)も小さくなります。

更に設備全体の検討事項となりますが、力率を0.85以上にしますと
電力料金が割引される制度があります。

次のURLを参照してください。

http://www.eccj.or.jp/qanda/he_qa/elec/d0502.html
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電圧変動率が変わります。

ε=pcosθ+qsinθ この式は大概、教科書や参考書に書かれていると思うのでご確認下さい。
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ここで、通常は鉄損が充分小さいので励磁電流はほぼ無効電流だけになり、力率が非常に低くなると。

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変圧器について勉強しています。
そこで,1点引っかかっています。

励磁電流と一次電流との違いは何なのでしょうか?
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Aベストアンサー

一次電流とは一次巻線を流れる電流のことで、(1)励磁電流と(2)負荷をかけたことによって流れる電流のベクトル和です。質問者の疑問点はおそらく、後者の負荷電流も磁束を発生させる筈なのに、何故前者だけに限るのか、ということでしょう。一次側だけを考えると確かにそうですが、負荷電流は二次側にも流れており、一次と二次の負荷電流が作る磁束は大きさが同じで向きが逆なので打ち消しあって無くなります。だから、主磁束は励磁電流だけが寄与すると言ってもいいのです。
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Q力率の「進み」「遅れ」

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Aベストアンサー

NO.3です。

 電源が自家発でないとすれば問題は負荷端の電圧上昇のみとなります。
 進み力率(容量性負荷)による負荷端の電圧上昇は、受電系統のインピーダンスや負荷率によって変わりますが、力率計が設置されている設備を基準として、そこから負荷までの配線インピーダンスを5%(リアクタンスのみ)負荷率を100%とした場合、負荷端の電圧は力率の変化によりおおむね次のようになります。

力率 おくれ
      0.8  97.1%
      0.8598.7%
      0.9  97.9%
      0.9598.6%
      1.0  100.1%

力率 すすみ
      0.98  101.1%
      0.95  101.7%
      0.9  102.3%
      0.85  102.7%
      0.8  103.1%
      0.7  103.6%

電圧上昇は負荷率が高いほど大きくなります。

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

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上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
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3.7/5.1*=0.72
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このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q銅損試験と鉄損試験

変圧器で、無負荷試験を銅損試験、短絡試験を鉄損試験とも言うのは何故なんでしょうか?いくら調べてもわかりません。もしよろしければ教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

まず、質問内容が間違ってますよ。

<無負荷試験>
2次側を解放(無負荷)なら、理論上は1次側の消費電力もゼロです。しかし、鉄心に電流が流れて(渦電流という)電力を消費します。無負荷でも鉄心で損失する。→無負荷=鉄損

<短絡(全負荷)試験>
2次側を短絡すると理論上1次側も短絡状態になるはずです。しかし、銅線には抵抗分があり短絡にならず、これによって損失が発生します。短絡なら変圧器では損失=熱が発生しません。短絡しても銅線で損失する。→短絡=銅損

こんなもんでわかってもらえたでしょうか?

Q同期発電機において、力率が小さいほうが(たとえば100%よりも80%)

同期発電機において、力率が小さいほうが(たとえば100%よりも80%)、電圧変動率が大きい理由を詳しく教えてくれませんか?

Aベストアンサー

同期発電機は等価的に内部の起電力と直列のインピーダンスで表すことが出来て、このインピーダンスがほぼリアクタンスになっています。
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で、ベクトル図を描いてみるとわかりますが、90度の位相差の電圧降下は端子電圧の大きさにはあまり影響しません。(電圧の位相には影響しますが。)
次に、無効電力成分(内部電圧に対して90度の位相差がある電流)だと、電圧降下は内部電圧と同位相になって、電圧の大きさに大きく影響します。
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Q変圧器の電流位相について

変圧器に関しての質問です。
変圧器の1次電圧と2次電圧、1次側電流と2次側電流は同位相になるのでしょうか?

逆起電力なので90度ずれた波形がでると考えているのですが,詳しく知りたいので説明もいただけると助かります。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

以下では電流は変圧器に流れ込む向きを正にとります。

電圧
簡単のため、磁束の漏れがないとします。
一次電圧 e1=n1*dφ/dt
二次電圧 e2=n2*dφ/dt
(ただし、φ:磁束、n1,n2:一次と二次の巻き数)
で、同位相になります。

電流
磁束φを生成する励磁電流(電圧より90度位相の送れた電流)分が流れるため、一次と二次電流では位相の差が出ます。(例外として、無効電力だけ伝送しているばあいには、位相の差は出ませんが)

励磁電流を除けば(励磁電流が無視できるほど小さければ)、一次電流と二次電流は逆位相になります。(一次電流による起磁力と二次電流による起磁力が相殺するよう(n1*i1+n2*i2=0)に電流が流れるため)
(電力回路などで使われる電流の向きの取り方(一次電流は流れ込む向きを正、二次電流は流れ出る向きを正)にすると、一次と二次の電流は同位相になります)

Q力率が大きいことのメリットがいまいちピンときません

力率についていまいちピンときませんので質問させていただきます。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/06201/

以下は上記サイトの抜粋です。

「電力負荷は一般に遅れ力率で、力率が悪いと同一の電力を使用する場合は電流が増大し、電力損失の増加、電圧降下の増大、設備利用率の低下、などいろいろの弊害が生じ、電気料金も高くなります。
 力率を改善する方策として、通常は進相コンデンサを接続し、遅れの無効電力を打ち消す方法が一般的でありますが…」

電流が増大するのはなんとなくわかるのですが、電力損失の増加は何故なのか…あと、電圧降下の増大ってどういうことなのかよくわかりませんが、とにかく力率は一般に100%に近い方がいいのですよね?ただ、そのメリットがいまいちピンときません。コンデンサーを加えるなどして、力率を高くすることはできるということですが、消費電力自体は変わらないのですよね?つまり電気代が大きく安くなるというわけではないのですよね。

消費電力=電流×電圧×力率 ということですが、力率を大きくすることで消費する電力は変わらないけど流れ込む電流が小さくなるので、その分ブレーカーのアンペア数を有効に使え、一度に使える機器を多くできる…といったメリットがあると解釈できそうですが、そういうことでしょうか?

部分的でもかまいませんので投稿お待ちしております。

力率についていまいちピンときませんので質問させていただきます。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/06201/

以下は上記サイトの抜粋です。

「電力負荷は一般に遅れ力率で、力率が悪いと同一の電力を使用する場合は電流が増大し、電力損失の増加、電圧降下の増大、設備利用率の低下、などいろいろの弊害が生じ、電気料金も高くなります。
 力率を改善する方策として、通常は進相コンデンサを接続し、遅れの無効電力を打ち消す方法が一般的でありますが…」

電流が増大するのはなんとなくわかるの...続きを読む

Aベストアンサー

高圧で受電している需要家にとって、電気室に進相用コンデンサーを設置して力率を改善しても、設置コストが掛かるだけで、直接のメリットはほとんどありません。
しかし、電力会社は力率が85%以上になると、改善した分だけ、つまり力率を95%にすると差し引き10%、電気基本料金を割引します。
この理由は、力率を改善すると、同じ電力を少ない電流で送ることができて送電線に余裕ができ、その分多くの電力を他の需要家に売ることができるからです。
つまり、営業的に協力した分、電力会社からそのおこぼれを頂けるというのが、力率割引制度として表れているのです。
力率改善には、そのほかにもメリットはありますが、これが大きな理由となっています。

Q変圧器の無負荷試験について

無負荷試験で、鉄損が供給電圧の2乗に比例するのはなぜなんでしょうか?? 式とかわかれば教えてください。

Aベストアンサー

鉄損は渦電流損とヒステリシス損からなり、それぞれについて考える必要があります。

渦電流損
各部の渦電流(密度)i,抵抗率rとすると
渦電流損は∫i^2r dvとなります。
渦電流iは誘導電圧(印加電圧に比例)しますので、結局印加電圧の2乗に比例した損失になります。

ヒステリシス損
こちらは、鉄心材料によって状況が変わりますし、鉄心材の非線形性による損失なので、渦電流ほど単純ではなかったかと。
変圧器の鉄心に使われる珪素鋼板だと、概ね
Bm^kに比例(Bm:最大磁束密度、k:係数で1.6から1.8程度だったかな?)だったかと。
Bmが印加電圧に比例するので、ヒステリシス損は印加電圧のk乗に比例します。

全体の鉄損は両損失の和になりますので、概ね電圧の二乗に比例することになります。(渦電流損の割合が多いほど2乗に近づきます)

Q変圧器について

変圧器を短絡試験(二次側を短絡して一次側に定格電流を印加)で動作させると供給電圧が定格電圧に比べて非常に小さい値になるのはなぜですか?

Aベストアンサー

ご質問の健は、No.3さんが仰る通り、%インピーダンスですね。
%インピーダンスは、%Zと言ったり%Vと表記したりインピーダンス電圧と言ったり・・・と様々に年代に分かれて表記されます。現在は、百分率短絡インピーダンスですかね?
さて、本題ですが本質問は、課題?レポート?の可能性があるとの事なので、あまり詳しくは書きません。多少意地悪く見えるかもしれませんが、ご了承ください。

・単純に考えまして、100Vの回路に5Ωの抵抗を接続した場合と5KΩの抵抗を接続した場合、どちらも抵抗両端電圧は100V・・・のように思えますが、実際はそうではありません。理由は、電源側にも必ずインピーダンス(以下Z)がありますので、電流値が変わればそのZの両端電圧も変化しますので、当然抵抗両端電圧も変化します。
ここで、考えることは、短絡試験において電流が流れるのはどこのZを通っているのか?
また、その時の一次で見た有効電力(無負荷損失は除く)は何を表しているのか?
さらに、短絡試験においての一次電圧を二次換算にした電圧は、定格負荷電流時の電圧○下である。

以上ですが、やはりわかりづらいですよね?
もし、私の勘違いで純粋にご質問されていましたら申し訳ありません。
再質問頂ければ、ご回答いたします。

ご質問の健は、No.3さんが仰る通り、%インピーダンスですね。
%インピーダンスは、%Zと言ったり%Vと表記したりインピーダンス電圧と言ったり・・・と様々に年代に分かれて表記されます。現在は、百分率短絡インピーダンスですかね?
さて、本題ですが本質問は、課題?レポート?の可能性があるとの事なので、あまり詳しくは書きません。多少意地悪く見えるかもしれませんが、ご了承ください。

・単純に考えまして、100Vの回路に5Ωの抵抗を接続した場合と5KΩの抵抗を接続した場合、どちらも...続きを読む


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